Что такое сахароза в химии
Сахароза, свойства, получение и применение
Сахароза, свойства, получение и применение.
Сахароза – дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов: α-глюкозы и β-фруктозы, имеющий формулу C12H22O11.
Сахароза, формула, молекула, строение, вещество:
Сахароза – дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов: α-глюкозы и β-фруктозы, имеющий формулу C12H22O11.
В быту сахароза именуется сахаром, тростниковым сахаром или свекловичным сахаром.
Олигосахариды – это углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков. Дисахариды – углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.
Химическая формула сахарозы C12H22O11.
Аналогичную общую химическую формулу имеют и другие дисахариды: лактоза, состоящая из остатков глюкозы и галактозы, и мальтоза, состоящая из остатков глюкозы.
Строение молекулы сахарозы, структурная формула сахарозы:
Молекула сахарозы образована из двух остатков моносахаридов – α-глюкозы и β-фруктозы, соединённых между собой атомом кислорода и связанных друг с другом за счёт взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных гидроксилов) – (1→2)-гликозидной связью.
Систематическое химическое наименование сахарозы: (2R,3R,4S,5S,6R)-2-[(2S,3S,4S,5R)-3,4-дигидрокси-2,5-бис(гидроксиметил)оксолан-2-ил]окси-6-(гидроксиметил)оксан-3,4,5-триол.
Используется также и другое химическое название сахарозы: α-D-глюкопиранозил-β-D-фруктофуранозид.
Сахароза, попадая в кишечник, под действием ферментов быстро гидролизуется на глюкозу и фруктозу, после чего всасывается и попадает в кровь.
Температура плавления сахарозы 160 °C. Расплавленная сахароза застывает, образуя аморфную прозрачную массу – карамель.
Если расплавленную сахарозу продолжить нагревать, то при температуре 186 °C сахароза разлагается с изменением окраски – с прозрачной на коричневую.
Сахароза служит источником глюкозы и важнейшим источником углеводов для организма человека.
Физические свойства сахарозы:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Цвет | белый, бесцветный |
| Запах | без запаха |
| Вкус | сладкий |
| Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | твердое кристаллическое вещество |
| Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см 3 | 1,587 |
| Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м 3 | 1587 |
| Температура разложения, °C | 186 |
| Температура плавления, °C | 160 |
| Температура кипения, °C | — |
| Молярная масса сахарозы, г/моль | 342,2965 ± 0,0144 |
Химические свойства сахарозы. Химические реакции (уравнения) сахарозы:
Основные химические реакции сахарозы следующие:
При гидролизе (при нагревании в присутствии ионов водорода ) сахароза расщепляется на составляющие ее моносахариды за счёт разрыва гликозидных связей между ними. Данная реакция является обратной процессу образования сахарозы из моносахаридов.
Аналогичная реакция происходит в кишечнике у живых организмов при попадании в него сахарозы. В кишечнике сахароза под действием ферментов быстро гидролизуется на глюкозу и фруктозу.
Альдегидной группы в сахарозе нет. Поэтому она при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра не дает реакцию «серебряного зеркала», т.к. сахароза не способна превращаться в открытую форму, содержащую альдегидную группу.
Кроме того, при нагревании с гидроксидом меди (II) сахароза не образует красного оксида меди (I).
Реакция «серебряного зеркала» и реакция с гидроксидом меди (II) с образованием красного оксида меди (I) характерны для лактозы и мальтозы.
Поэтому сахарозу еще именуют невосстанавливающим дисахаридом, т.к. она не восстанавливает Ag2O и Cu(OH)2.
Получение и производство сахарозы:
Получение сахарозы из сахарного тростника:
Сахарный тростник является основной мировой культурой для производства сахара. На его долю приходится до 65 % мирового производства сахара.
Сахарный тростник до начала цветения срезают. Срезанные стебли измельчают и размалывают. Из полученной массы отжимают сок, в котором содержится до 0,03 % белковых веществ, 0,1 % зернистых веществ (крахмала), 0,22 % азотосодержащей слизи, 0,29 % солей (большей частью органических кислот), 18,36 % сахара, 81 % воды и очень небольшое количество ароматических веществ, придающих сырому соку своеобразный запах.
На последней стадии производства сахарозу подвергают дополнительной очистке и обесцвечиванию. В конечном итоге получают рафинированный (очищенный) сахар, имеющий белый цвет.
Получение сахарозы из сахарной свеклы:
Сахарная свекла является двухлетним растением. В первый год собирают урожай корнеплодов и отправляют их на переработку.
На перерабатывающей фабрике корнеплоды промываются и измельчаются. Измельченные корнеплоды помещают в диффузоры (большие котлы) с горячей водой температурой 75 о С. Горячая вода вымывает из измельченных корнеплодов сахарозу и прочие компоненты. В итоге получается диффузионный сок, который в дальнейшем подвергается фильтрации от содержащихся в нем частичек мякоти.
Получение сахарозы из сахарного клена:
Сахарозу из сахарного клена получают в восточных провинциях Канады.
Кленовый сок выпаривают, получая «кленовый сироп». Далее «кленовый сироп» очищают гидроксидом кальция и углекислым газом, выпаривают на вакуумных аппаратах, подвергают дополнительной очистке и отбеливанию, тем самым получая готовый продукт – сахар.
Применение сахарозы:
– в качестве продукта питания, а также для приготовления различных продуктов питания (кондитерских изделий, напитков, соусов и пр.)
– в кондитерской промышленности как консервант,
– используется для приготовления искусственного меда,
– в химической промышленности для производства этанола, бутанола, глицерина, лимонной кислоты, декстрана и пр.,
– в фармацевтической промышленности для изготовления различных лекарственных средств.
Сахароза
Сахароза – органическое соединение, образованное остатками двух моносахаридов: глюкозы и фруктозы. Она содержится в хлорофиллоносных растениях, сахарном тростнике, свёкле, маисе.
Рассмотрим более подробно, что это такое.
Химические свойства
Сахароза образуется путём отсоединения молекулы воды от гликозидных остатков простых сахаридов (под действием энзимов).
Структурная формула соединения – С12Н22О11.
Дисахарид растворяется в этаноле, воде, метаноле, нерастворим – в диэтиловом эфире. Нагревание соединения выше температуры плавления (160 градусов) приводит к карамелизации расплава (разложению и окрашиванию). Интересно, что при интенсивном освещении или охлаждении (жидким воздухом) вещество проявляет фосфоресцирующие свойства.
Сахароза не вступает в реакцию с растворами Бенедикта, Фелинга, Толленса и не проявляет кетоновых и альдегидных свойств. Однако при взаимодействии с гидроксидом меди углевод ведёт себя как многоатомный спирт, образуя ярко–синие сахараты металла. Данную реакцию используют в пищевой индустрии (на сахарных заводах), для выделения и очистки «сладкого» вещества от примесей.
При нагревании водного раствора сахарозы в кислой среде, в присутствии фермента инвертазы или сильных кислот, происходит гидролиз соединения. В результате этого образуется смесь глюкозы и фруктозы, называемая инертным сахаром. Гидролиз дисахарида сопровождается изменением знака вращения раствора: с положительного на отрицательный (инверсия).
Полученную жидкость применяют для подслащивания пищевых продуктов, получения искусственного мёда, предотвращения кристаллизации углевода, создания карамелизированной патоки, производства многоатомных спиртов.
Главные изомеры органического соединения с аналогичной молекулярной формулой – мальтоза и лактоза.
Метаболизм
Организм млекопитающих, в том числе человека, не приспособлен к усвоению сахарозы в чистом виде. Поэтому при попадании вещества в ротовую полость, под воздействием амилазы слюны, происходит запуск гидролиза.
Основной цикл переваривания сахарозы происходит в тонком кишечнике, где, в присутствии фермента сахаразы, высвобождаются глюкоза и фруктоза. После этого моносахариды, при помощи белков – переносчиков (транслоказ), активируемых инсулином, доставляются в клетки кишечного тракта путём облегчённой диффузии. Наряду с этим, глюкоза проникает в слизистую оболочку органа посредством активного транспорта (за счёт градиента концентрации ионов натрия). Интересно, что механизм ее доставки в тонкий кишечник зависит от концентрации вещества в просвете. При значительном содержании соединения в органе «работает» первая схема «транспортировки», а при малом – вторая.
Основной моносахарид, поступающий из кишечника в кровь – глюкоза. После ее всасывания, половина простых углеводов по воротной вене транспортируется в печень, а остальная часть поступает в кровоток через капилляры кишечных ворсинок, где в последствии извлекается клетками органов и тканей. После проникновения глюкоза, расщепляется на шесть молекул углекислого газа, вследствие чего выделяется большое количество энергетических молекул (АТФ). Оставшаяся часть сахаридов усваивается в кишечнике путём облегчённой диффузии.
Польза и суточная потребность
Метаболизм сахарозы сопровождается выделением аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), которая является главным «поставщиком» энергии в организм. Она поддерживает форменные элементы крови в норме, жизнедеятельность нервных клеток и мышечных волокон. Кроме того, невостребованная часть сахарида используется организмом для построения гликогена, жира и белково – углеродных структур. Интересно, что планомерное расщепление запасённого полисахарида обеспечивает стабильную концентрацию глюкозы в крови.
Учитывая, что сахароза – «пустой» углевод, суточная доза не должна превышать десятую часть потребляемых килокалорий.
Для сохранения здоровья диетологи рекомендуют ограничить прием сладости до следующих безопасных норм в день:
Помните, под «нормой» понимается не только сахароза в чистом виде, но и «скрытый» сахар, содержащийся в напитках, овощах, ягодах, фруктах, кондитерских изделиях, выпечке. Поэтому, детям до полутора лет лучше исключить продукт из рациона питания.
Энергетическая ценность 5 грамм сахарозы (1 чайной ложки) составляет 20 килокалорий.
Признаки нехватки соединения в организме:
Потребность в дисахариде возрастает при:
Помните, повышать суточную норму сахарозы важно предельно осторожно, поскольку избыток вещества в организме чреват функциональными расстройствами поджелудочной железы, патологиями сердечно – сосудистых органов, появлением кариеса.
Вред сахарозы
В процессе гидролиза сахарозы, помимо глюкозы и фруктозы, образуются свободные радикалы, которые блокируют действие защитных антител. Молекулярные ионы, «парализуют» иммунную систему человека, вследствие чего организм становится уязвимым перед вторжением чужеродных «агентов». Данное явление лежит в основе гормонального дисбаланса и развития функциональных расстройств.
Отрицательное воздействие сахарозы на организм:
Если концентрация сахарозы в крови больше, чем нужно организму, излишек глюкозы преобразуется в гликоген, который откладывается в мышцах и печени. При этом, переизбыток вещества в органах потенцирует образование «депо» и ведёт к трансформации полисахарида в жировые соединения.
Как минимизировать вред сахарозы?
Учитывая, что сахароза потенцирует синтез гормона радости (серотонина), приём сладких продуктов ведёт к нормализации психоэмоционального равновесия человека.
При этом, важно знать, как нейтрализовать вредоносные свойства полисахарида.
Для минимизации вредного воздействия белого сахара на организм человека рекомендуется отдать предпочтение подсластителям.
Данные вещества, в зависимости от происхождения, разделяют на две группы:
При выборе подсластителей лучше отдать предпочтение первой группе веществ, поскольку польза вторых до конца не изучена. При этом, важно помнить, что злоупотребление сахарными спиртами (ксилитом, маннитом, сорбитом) чревато возникновением диареи.
Природные источники
Природные источники «чистой» сахарозы – стебли сахарного тростника, корнеплоды сахарной свёклы, соки кокосовой пальмы, канадского клёна, берёзы.
Кроме того, соединением богаты зародыши семян некоторых злаков (маиса, сахарного сорго, пшеницы). Рассмотрим, в каких продуктах содержится «сладкий» полисахарид.
| Наименование продукта | Содержание сахарозы на 100 грамм пищевого сырья, грамм |
|---|---|
| Белый сахар (свекловичный) | 99,9 |
| Коричневый сахар (тростниковый, кленовый) | 85 |
| Мёд | 79,8 |
| Пряники, мармелад | 71 – 76 |
| Финики, пастила яблочная | 70 |
| Чернослив, изюм (кишмиш) | 66 |
| Хурма | 65 |
| Инжир (вяленый) | 64 |
| Виноград (мускат, кишмиш) | 61 |
| Мушмула | 60,5 |
| Ирга | 60 |
| Кукуруза (сладкая, замороженная, белая) | 8,5 |
| Манго (свежий) | 7 |
| Фисташки (сырые) | 6,8 |
| Мандарины, клементины, ананасы (сладкие сорта) | 6 |
| Абрикосы, орехи кешью (сырые) | 5,8 |
| Горох зелёный (свежий) | 5 |
| Нектарины, персики, сливы | 4,7 |
| Дыня | 4,5 |
| Морковь (свежая) | 3,5 |
| Грейпфрут | 3,5 |
| Фасоль | 3,3 |
| Фейхоа | 3 |
| Бананы, куркума (пряность) | 2,3 |
| Яблоки, груши (сладкие сорта) | 2 |
| Смородина чёрная, клубника | 1,2 |
| Грецкие орехи, лук (свежий) | 1 |
| Помидоры | 0,7 |
| Крыжовник, тыква, картофель, черешня | 0,6 |
| Малина | 0,5 |
| Вишня | 0,3 |
Кроме того, сахароза в небольших количествах (менее 0,4 грамм на 100 грамм продукта) содержится во всех хлорофиллоносных растениях (зелени, ягодах, фруктах, овощах).
Получение сахарозы
Для извлечения данного углевода в промышленных масштабах применяют физические и механические методы воздействия.
Рассмотрим, как делается свекловичная сахароза (белый сахар)
Бурый раствор (меласса), который остаётся после извлечения сахарозы, применяют для получения лимонной кислоты.
Сферы применения
Помимо этого, сахарозу в сочетании жирными кислотами, применяют как неионные детергенты (вещества, улучшающие растворимость в водных средах) в сельском хозяйстве, косметологии, при создании моющих средств.
Вывод
Сахароза – «сладкий» углевод, образуемый в плодах, стеблях и семенах растений в процессе фотосинтеза.
При поступлении в организм человека, дисахарид, распадается на глюкозу и фруктозу, выделяя большое количество энергетического ресурса.
Лидеры по содержанию сахарозы – сахарный тростник, сок канадского клёна, сахарная свёкла.
В умеренных количествах (20 – 40 грамм в день) вещество полезно для человеческого организма, поскольку активизирует работу головного мозга, снабжает клетки энергией, защищает печень от токсинов. Однако злоупотребление сахарозой, особенно в детском возрасте, ведёт к появлению функциональных расстройств, гормональному сбою, ожирению, кариесу, пародонтозу, преддиабетическому состоянию, паразитарным инвазиям. Поэтому перед приёмом продукта, в том числе введением сладости в детские смеси, целесообразно оценить, каковы его польза и вред.
Для минимизации ущерба для здоровья, белый сахар заменяют на стевию, нерафинированный сахар – сырец, мёд, фруктозу (фруктовый сахар), сухофрукты.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Сахароза: польза и вред, где содержится, суточная норма
Содержание:
Что такое сахароза
Разница с глюкозой
В отличие от глюкозы, сахароза является более сложным веществом. Первая содержится в последней, но наравне с фруктозой. Они отличаются химическим составом. Глюкоза не распадается в организме, она менее сладкая, и производить ее в промышленных масштабах намного сложнее.
Однако она полезнее и используется в медицинских целях, т. к. лучше стимулирует синтез инсулина. Благодаря этому вещество быстрее вызывает насыщение.
Отличия от фруктозы
Как получают
В промышленных условиях для получения сахарозы чаще всего используют тростник или свеклу. Независимо от типа сырья технический процесс не отличается. Продукты сначала моют прохладной водой. Низкая температура позволяет избежать вымывания сахара на этом этапе. Чистое и сухое сырье измельчают для последующей переработки.
Тростник используют для получения сахарозы.
При добавлении извести происходит химическая реакция, в результате которой образуется сахарат кальция. Из него необходимо выделить гидроксид. Для этого полученную массу обрабатывают углекислым газом. Происходит новая химическая реакция: сахарат разлагается, отделяется карбонат кальция, который выпадает в осадок. Жидкость очищают от него путем фильтрации.
В вакуумных условиях массу подвергают термической обработке. Вода выпаривается, остается осадок. С помощью центрифуг смесь разделяют на патоку и кристаллы сахарозы. Последние подвергают окончательной очистке: обрабатывают промывкой и обдают паром.
Патоку фильтруют отдельно. В результате получают желто-коричневый сахар и мелассу. Кристаллы либо осветляют, либо используют в цветном виде. Мелассу применяют в пищевой промышленности.
При переработке тростника получают коричневые кристаллы, которые пользуются особой популярностью. Их тоже можно осветлить.
Химические свойства сахарозы
Температура плавления вещества составляет +186 °C. Соединение не проявляет свойств кетонов и альдегидов, не реагирует с реактивами Бенедикта, Фелинга и Толленса. При соединении сахарозы с гидроксидом меди получается синий раствор. При воздействии кислот вещество распадается на глюкозу и фруктозу.
Функции сахарозы и усвояемость
Усвояемость сахарозы происходит в кишечнике.
Наиболее активно усваивание сахарозы происходит в тонком кишечнике. Там благодаря ферментам соединение расщепляется на глюкозу и фруктозу. После этого вещества доставляются в клетки кишечного тракта белками-переносчиками. Дополнительно первая проникает в слизистые оболочки.
Фруктоза полностью поглощается печенью. Глюкоза в большом количестве поступает в кровь. После этого организм распределяет запасы в зависимости от своих потребностей. Часть проникает в клетки органов и тканей и идет на поддержание жизнеобеспечения. Невостребованная доля углеводов откладывается в печени и мышцах. Если эти резервы уже заполнены, моносахариды преобразуются в жировые отложения.
Польза сахарозы для организма
Сахароза относится к числу наиболее доступных источников энергии. Она придает энергии, усиливает выносливость и делает человека бодрым. Благодаря веществу удается справиться с активными физическими и умственными нагрузками. Соединение улучшает мозговую активность и повышает работоспособность. В небольшом количестве оно помогает сконцентрироваться.
Сахароза придает энергии, помогает справиться с нагрузкой.
Вещество требуется для выработки серотонина. Это гормон счастья, который повышает устойчивость к стрессам и депрессии, стабилизирует эмоциональное состояние. При нормальном уровне серотонина человек избавляется от тревожности, навязчивых мыслей, раздражительности, агрессивности и страхов.
Умеренное количество сахарозы положительно воздействует на работу сердечно-сосудистой системы, помогает справиться с отравлением продуктами распада и токсикозом у беременных, ускоряет восстановление после родов.
Вещество препятствует появлению холестериновых бляшек и расширяет доступный просвет артерий и вен. В результате крови становится легче циркулировать по организму, снижается нагрузка на сердце. Уменьшается вероятность образования тромбов.
Сахароза положительно влияет на пищеварение и обмен веществ, поэтому должна присутствовать в рационе детей.
Ребенок тратит много энергии на интеллектуальную и физическую деятельность, поэтому ему нужны доступные источники глюкозы.
Вред сахарозы
При превышении суточной нормы сахароза ухудшает самочувствие.
При избытке глюкоза начинает воздействовать на организм как токсин. Поскольку ее выведением занимаются почки, нагрузка на них повышается, они перестают справляться со своими задачами. При устойчивом высоком уровне глюкозы нарушается работа иммунной системы, человек чаще болеет. На внутренней поверхности сосудов появляются холестериновые бляшки, затрудняется циркуляция крови.
Замедляется регенерация тканей. В тяжелых случаях резкое повышение уровня глюкозы может привести к коме и гибели.
Суточная потребность
Для взрослых
Для них суточная норма составляет 30-40 г в сутки. Это 6-8 ч. л. сахара. Однако необходимо учитывать, что человек получает сахарозу не только из подсластителей, но и из продуктов питания.
Для детей
Детям старше 1 года в день требуется 10-15 г вещества. После 3 лет норма повышается до 15-25 г. В 6 лет суточную дозировку доводят до 30-40 г.
Максимальная суточная доза для детей составляет 40 грамм.
Когда потребность снижается
В каких случаях потребность возрастает
Это случается при интенсивных физических и умственных нагрузках. В последнем случае энергия требуется для проведения нервных импульсов. Сладкое может принести пользу при высокой токсической нагрузке на организм. Так вещество выполняет барьерную функцию, защищая печень от негативного воздействия.
Почему нельзя полностью отказываться от сахарозы и сладкого
Сахароза является доступным источником энергии для организма. Внутренние органы могут получать калории из жиров и углеводов, однако для расщепления данных веществ приходится проводить цепочку сложных химических реакций. По этой причине протеины и липиды не способны стать основным энергетическим источником.
При полном отказе от сладкого у человека в первую очередь реагирует нервная система.
Признаки нехватки в организме
При нехватке сахарозы возникает головокружение.
Симптомы избытка
При превышении суточных дозировок сахарозы происходит увеличение массы тела.
Исследователи утверждают, что чрезмерное потребление сладкого связано с развитием алкогольной зависимости. В некоторых случаях сахар может спровоцировать возникновение раковых опухолей.
Уменьшение вреда от сахарозы
Чтобы нейтрализовать вредные свойства сахарозы, соблюдайте суточные дозировки. Уберите из рациона продукты, которые содержат слишком много дисахаридов. В первую очередь это относится к десертам, магазинным напиткам и сокам, печенью, шоколаду и т. д.
Употребляйте больше источников антиоксидантов. Они нейтрализуют свободные радикалы и препятствуют повреждению коллагена дисахаридами. Специалисты советуют включить в меню цитрусы, зелень, ежевику, клюкву и квашеную капусту.
Чтобы смягчить перепады уровня сахара в крови, после приема сладкой пищи съедайте 2-3 миндальных ореха. Старайтесь пить не менее 2 л воды в сутки. Жидкость способствует выведению токсинов из организма. После каждого приема пищи рекомендуется полоскать ротовую полость, чтобы избежать появления кариеса.
Желательно заниматься спортом. Физические нагрузки помогают тратить лишние калории и способствуют активной выработке серотонина. Это снижает тягу к сладостям. Магазинные десерты рекомендуется заменить натуральной сладкой пищей, например медом и сухофруктами.
Природные источники и продукты с высоким содержанием сахарозы
Сахароза в большом количестве содержится в ягодах и фруктах. Она присутствует в персиках, сливах, мандаринах, малине, вишне, землянике, яблоках и т. д. Дополнительно вещество находится в овощах, например в белокочанной капусте, тыкве, томатах и моркови. Немного его в бобах и злаках.
Сахароза содержится в фруктах в больших количествах.